Axiale Turbojet

Discussie in 'Zelfbouw turbines' gestart door Jos van der Werf, 9 jul 2014.

  1. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    Hallo allemaal,

    Bij deze de eerste afbeeldingen van een geheel nieuw ontworpen turbojet met axiale compressor en turbine. De vorige motor is inmiddels bevorderd tot woonkamer accessoire en in die rol werkt hij wel perfect...

    Ten opzichte van de oude motor is er erg veel veranderd. De voornaamste veranderingen die gemaakt zijn aan het ontwerp zijn vooral stromingstechnische zaken zoals schoepen profielen en inlaat/uitlaat diameters. Tevens is er een extra compressortrap toegevoegd.

    De motor zal als maximum 90.000 omw/min moeten gaan draaien, hierbij zal de stuwdruk rond de 190N - 200N moeten liggen bij een uitlaat temperatuur van rond de 750 C.

    De tekeningen zijn nog niet helemaal af, maar bij deze alvast een voorproefje op iets dat hopelijk gaat werken!!

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    Groeten,
    Jos
     
  2. Berto

    Berto Forum veteraan

    Lid geworden:
    10 okt 2002
    Berichten:
    20.203
    Locatie:
    Zeewolde, RemoteJets.com / Modelbouwsticker.nl
    Het blijft een geweldig project Jos, heeft wel een hoop tijd en zweet druppels gekost als woon accessoire maar denk dat je ook heel veel geleerd hebt vand e eerste waardoor de kans op slagen en goed werken bij de 2de een stuk groter zal zijn.

    Succes met dit vervolg project en blijf het volgen, wet nog wel een mooie Mirage die het goed zou doen met deze stuwdruk ;-)


    Grt,
    Berto.
     
  3. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    @ Berto: Ik heb inderdaad heel erg veel geleerd van de eerste motor, daarnaast ook nog het een en ander van axiale compressoren en axiale turbine's. Nu maar hopen dat het niet voor niets geweest is...en wie weet is ie in staat een Mirage de lucht in te krijgen haha.

    Inmiddels zijn de tekeningen voor 99,9 % af en is het tijd om de werkplaats op te zoeken. Tot die tijd nog enkele afbeeldingen van de laatste tekening versie.

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    [​IMG]

    Groeten,
    Jos
     
  4. verfbrander

    verfbrander

    Lid geworden:
    23 dec 2005
    Berichten:
    1.258
    Locatie:
    Gouda
    Jemig.. wat mooi man !! Echt pracht project...
     
  5. Berto

    Berto Forum veteraan

    Lid geworden:
    10 okt 2002
    Berichten:
    20.203
    Locatie:
    Zeewolde, RemoteJets.com / Modelbouwsticker.nl
    Schitterend die computer tekeningen!
     
  6. speedo

    speedo

    Lid geworden:
    23 dec 2011
    Berichten:
    60
    Fascinerend project! En prachtige tekeningen!

    Ben alleen benieuwd naar je keuze voor 4 kogellagers.

    De modelturbines gebruiken meestal 2 kogellagers onder voorspanning.

    De "grote broers" hebben allemaal 1 kogellager ongeveer in het midden en 2 rollagers aan het uiteinde, i.v.m. met het uitzetten van de as door warmte.

    Groeten van Emile
     
  7. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    @ Emile.
    De reden dat er 4 kogellagers in komen heeft te maken met de ondersteuning van de as in combinatie met het hoge toerental. Als de motor op hoog vermogen draait, dan gaan er verschillende krachten werken op de hoofdas, denk bijvoorbeeld aan het koppel dat de turbine moet doorgeven aan de compressor (6,5 Nm). De as heeft de neiging om door te gaan buigen als gevolg van deze belastingen. Om dit tegen te gaan zijn vier lagers geplaatst. De reden dat ik gekozen heb voor de kogellagers (hoekcontact lagers) is simpelweg omdat ik geen hybride lagers kan vinden uitgevoerd als rollager. Wel kan ik het eventueel uitzetten en inkrimpen van de as opvangen met lagerveertjes, deze zitten achter de lagers en zorgen ook gelijk voor de voorspanning.

    Groeten,
    Jos
     
  8. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    De eerste onderdelen zijn (bijna) klaar!

    [​IMG]

    Misschien morgen weer even verder.

    Groeten
    Jos
     
  9. speedo

    speedo

    Lid geworden:
    23 dec 2011
    Berichten:
    60
    Aha, dat is een duidelijke verklaring. Dankjewel voor je antwoord.
    Ik ga dit project met veel interesse volgen!

    Groeten van Emile
     
  10. The Inventor

    The Inventor

    Lid geworden:
    10 sep 2008
    Berichten:
    85
    Beste Jos,

    Dit komt over als een goed doordacht ontwerp. Kun je wat meer vertellen over dit ontwerp, bijv. over hoe je het één en ander bepaald hebt en welke software je gebruikt hebt?
    Waarom heb je maar liefst zes compressortrappen?
    En daarentegen één turbinetrap?
    Wat is de compressieverhouding van je compressor?

    Ik vind het ontzettend gaaf dat iemand dit als hobby doet, erg interessant!
    En prachtige renders!

    Groet,
    Pieter
     
  11. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    Erg leuk dat jullie het een mooi project vinden! Ik hoop dat het allemaal gaat werken zoals gepland is!!

    Bij deze nog even een foto van een paar nieuwe onderdelen in wording!

    [​IMG]

    @ Pieter,

    Ik zal proberen om je vragen te beantwoorden, laat ik beginnen met de makkelijke vragen.
    De motor is gesimuleerd met behulp van het programma Ansys workbench V13.0.
    Daarnaast zijn de technische tekeningen gemaakt met Autodesk Inventor versie 2011.
    De renders zijn gemaakt met Keyshot versie 5.

    De technische gegevens van de motor (mits deze werkt natuurlijk) zijn als volgt:

    Maximum toerental: 90000 omw/min.
    Maximum stuwdruk: 180N a 200N (Hopelijk niet minder)
    De maximale druk verhouding van de compressor: 1:3.1
    De hoeveelheid lucht dat door de motor gaat:0,385 kg/s
    Uitlaat temperatuur: 720 C - 750 C
    Uitlaat stroming snelheid: 515 m/s (mach nr ongeveer 0.86)

    Gevraagd vermogen Compressor: 58500 Watt
    Geleverd vermogen Turbine: 66500 Watt

    De compressor:
    De stator schoepen van elke compressortrap zijn allemaal recht van binnen diameter tot buiten diameter.
    De compressor schoepen hebben allemaal een verdraaiing van binnen diameter tot buiten diameter. De reden hiervoor is de omtreksnelheid van het compressorwiel, dat op elke diameter anders is (Laag op de binnen diameter en hoog aan de tippen van de schoepen). De verdraaiing moet er dus voor zorgen dat de tippen van schoepen niet meer lucht gaan verplaatsen dan de schoep doet aan de binnen diameter.
    Naast deze verdraaiing moet er ook rekening gehouden worden met de prestaties van de gebruikte schoepen profielen. Aan de binnen diameter word een schoepen profiel gebruikt dat veel lucht kan afbuigen bij lage snelheid, op de buiten diameter (tip van de schoep) word juist een profiel gebruikt dat op hoge snelheid relatief weinig lucht afbuigt.

    De stator schoepen zijn volledig afgestemd op de voorliggende compressor schoepen en met uitzondering van het eerste compressorwiel, zijn alle compressor schoepen weer afgestemd op de voorliggende stator schoepen.

    Tot zover de opbouw van de compressor schoepen, dan de vraag waarom 6 compressortrappen in plaats van 5.

    De hoeveelheid vermogen dat de compressor vraagt word bepaald door 2 dingen. Aan de ene kant de drukopbouw en aan de andere kan de hoeveelheid lucht dat er door de compressor word verwerkt. Je kunt dus een compressor maken die of heel veel druk opbouwt, of heel veel lucht doorlaat.
    Heb je een compressor met een relatief lage drukopbouw en een hoge doorstroming, dan kom je uiteindelijk in de problemen als je deze compressor wilt aandrijven met slechts 1 turbine trap. De reden is dat de stromingssnelheden te hoog worden en dat de NGV en turbine te maken gaan krijgen met een "Choked flow condition" dit houd in dat de stromingssnelheid Mach 1.0 gehaald heeft en niet verder kan versnellen. Je kunt dit zien als een soort van stromingstechnische verstopping.
    Nu is het nadeel dat axiale compressoren een hogere doorlaat genereren dan radiale compressoren. De uitdaging was dus om een compressor te maken die een relatief lage doorstroming genereerde en een hogere druk. Voor die hogere druk was dus de extra compressortrap nodig.

    De reden dat ik 1 turbine trap wilde gebruiken is omdat dit makkelijker is om te maken. Daarnaast is het heel moeilijk om bijvoorbeeld het lager van de laatste turbine trap te voorzien van smering in geval van een 2 traps turbine.

    Ik hoop dat het een beetje te volgen is allemaal!
    Groeten,
    Jos
     
  12. The Inventor

    The Inventor

    Lid geworden:
    10 sep 2008
    Berichten:
    85
    Bedankt voor het beantwoorden van m'n vragen!

    Nog een vraag: Waarom heeft de stator, die voor je turbine zit, een rechte voorkant? Het lijkt me dat er wervelingen gaan ontstaan, op de plek waar het gas de hoek om moet om vanuit de verbrandingskamer door de statorvanen heen te gaan. En dat zou de prestaties van je turbine verminderen (ik ga er vanuit dat turbulente stroming ongewenst is in je turbinetrap).

    Zou je een screenshot kunnen laten zien van de stroming in de motor? (Ik neem aan dat je CFD-analyse gedaan hebt).

    Met vriendelijke groet,
    Pieter
     
  13. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    Hoi Pieter,

    Het klopt inderdaad dat de NGV instroomhoek recht is (0 gr). Dit komt omdat de verbrandingskamer iets anders in elkaar zit als gebruikelijk bij model turbines. De uitstroomhoek van de verbrandingskamer is namelijk ook 0 gr. Ik heb geprobeerd om de verbrandingskamers van de grotere motoren in het klein uit te gaan voeren in deze motor. Als het allemaal gaat werken is nog even afwachten. Ik heb een afbeelding toegevoegd van de stromingssnelheden.

    [​IMG]

    Gr.
    Jos
     
  14. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    De vorderingen van de afgelopen week!!

    [​IMG]

    [​IMG]

    Helaas moet ik nu eerst wachten totdat mijn nieuwe freesjes binnen zijn. Hopelijk morgen!

    Gr.
    Jos
     
  15. jd1uth

    jd1uth

    Lid geworden:
    7 okt 2005
    Berichten:
    430
    Locatie:
    Uithuizermeeden
    Goed bezig Jos we gaan dit met bewondering weer volgen net als je vorige Project
     
  16. franky

    franky

    Lid geworden:
    31 aug 2003
    Berichten:
    245
    bouw je er 2 tegelijk?

    Ziet er goed uit, mooie techniek.
     
  17. Lennart O

    Lennart O

    Lid geworden:
    4 feb 2005
    Berichten:
    110
    Prachtig, werkelijk prachtig! Ik ga dit met veel plezier en interesse volgen!
     
  18. nico v kooten

    nico v kooten

    Lid geworden:
    2 nov 2003
    Berichten:
    2.063
    Locatie:
    Middelburg (zeeland)
    Je turbine levert volgens je berekeningen 66 kw??? dat is 90 PK???
     
  19. Jos van der Werf

    Jos van der Werf

    Lid geworden:
    13 aug 2005
    Berichten:
    154
    Locatie:
    Bedum
    @ Franky,

    Ik bouw er ongeveer 1,5. Voor veel onderdelen kost het niet veel extra tijd om gelijk iets meer te maken. De freesbewerkingen van alle schoepen doe ik eerst alleen voor 1 motor. Mocht er toch nog iets aangepast moeten worden, dan kan ik zo verder met motor nr 2.

    @ Nico
    Dat klopt inderdaad, ongeveer 90 pk. Het gaat hierbij om een "intern vermogen". Dit is wat de turbine uit de luchtstroom moet halen en vervolgens via de as moet gaan leveren aan de compressor. Uit mijn hoofd was het ongeveer rond de 6,5 Nm - 7 Nm bij 90.000 omw/min.

    Ter vergelijking:
    Ik heb ergens in een filmpje ooit voorbij zien komen waarin men beweerde dat de compressor van de J79 van GE, de motor die gebruikt werd in de starfighter en de F4 Phantom, op maximaal vermogen ongeveer 30.000 PK vraagt. Voor de voortstuwing blijft er slechts 10.000 PK over. Best wel extreem eigenlijk...

    Groeten,
    Jos
     
  20. nico v kooten

    nico v kooten

    Lid geworden:
    2 nov 2003
    Berichten:
    2.063
    Locatie:
    Middelburg (zeeland)
    damn, dat zijn serieuze waardes, uit zo'n klein motortje......
    Dat koppel, bedoel je niet 65-70 Nm?Hoeveel "voortstuwingsvermogen"hou jij dan over, of is dat puur de restkracht van de uitstromende gassen?
     

Deel Deze Pagina